Chaque matériau est composé de blocs de construction, connus sous le nom atomes qui peuvent être disposés dans un certain nombre de configurations différentes. Les propriétés physiques d'un matériau solide sont en grande partie déterminées par son arrangement atomique, qui à son tour est influencé par les conditions de croissance ou de synthèse. Les matériaux solides peuvent être identifiés comme cristallins ou amorphes, en fonction de leur configuration atomique. Matériaux cristallins peuvent être subdivisés en monocristal, microcristalline et catégories nanocristallins.